Palestra sobre sistemas de informação na indústria para cursos de graduação em Engenharia (Química, Controle e Automação, Alimentos, Ambiental, Elétrica, Mecânica, Produção, etc.)

1. Introdução a Sistemas de
Gerenciamento de
Informações de Processo (PIMS)
- caso prático com o EPM -

2. AGENDA
▪ Institucional
▪ Problematização – INFORMAÇÃO NA INDÚSTRIA
▪ Visão geral sobre Automação e Controle – perspectiva do fluxo de dados
▪ PIMS
▪ I/O com dispositivos de campo – coleta de dados
▪ Processamento e Armazenamento
▪ Disponibilização
▪ Processamentos
▪ Visualizações
▪ Análises

5. INDÚSTRIA - Quem não quer “LUCRO”?!
O objetivo primordial de
qualquer “NEGÓCIO” é o
“LUCRO”!!!
Ou seja, espera-se obter um retorno
positivo do investimento realizado em
um “Negócio”
by msp

6. INDÚSTRIA - Quem não quer “LUCRO”?!
Mas como saber se o negócio
está dando lucro?

7. INDÚSTRIA - Quem não quer “LUCRO”?!
Sabendo que o negócio está
“dando lucro”, como saber se
este é o maior LUCRO
possível?

8. INDÚSTRIA - Quem não quer “LUCRO”?!
Sabendo qual o maior
“LUCRO possível”...
como atingi-lo?

9. INDÚSTRIA – ciclo PDCA (melhoria contínua)
▪ Para implementar o PDCA
é fundamental ter DADOS
para:
✓planejar as ações (aplicando-as)
✓verificar o resultado (a partir de
referências)
✓implementar os ajustes
Plan
Do
Check
Act

10. INDÚSTRIA – ciclo PDCA (melhoria contínua)
-
+
Negócio
Resultado
Planejamento
Ação
Análise dos
dados
Conhecer para Planejar !!!
Analisar resultados para verificar se
está de acordo com o Planejamento,
e revê-lo, caso necessário.

11. SISTEMAS

12. SISTEMAS

13. SOLUÇÃO

14. PLATAFORMA DE GERENCIAMENTO DE DADOS
sensor PLC SCADA PIMS
 amostragem
 valor ± %e
 amostragem
 valor ± %e
 amostragem
 valor ± %e
 amostragem
 valor ± %e
Engenharia

15. PLATAFORMA DE GERENCIAMENTO DE DADOS

16. PIMS – o que é isso afinal?!
INFORMAÇÕES ÚTEIS e DISPONIBILIZADOS, de forma
eficiente, de acordo com os respectivos níveis de
interesse (operacional, engenharia, gerencial, corporativo, etc.)
Não é “apenas” um
Historiador de Dados!
O armazenamento é importante no
sentido de CENTRALIZAR OS DADOS
DISPERSOS, de maneira tal que
possam ser convertidos em

17. VISÃO GERAL – automação industrial
Nível Estratégico
Nível Tático
Nível Operacional
SISTEMAS – Dados/Informação

18. VISÃO GERAL – “volume” de dados
Nível Tático
Nível EstratégicoAgregação dos dados
Nível Operacional
- disponibilização -

19. VISÃO GERAL – “necessidades” de dados
Nível Operacional
Nível Tático
Nível Estratégico
NECESSIDADE
Dados e Informações
- disponibilização -

20. CASO 1: SEM EPM
Relatórios
planilhas,
etc.
Apoio de
TI
Planilhas
eletrônicas
Dados na
Web- reliability
- timely
- security
...

21. CASO 1: COM EPM
Relatórios
planilhas,
etc.
Relatório Excel
EPM Portal
EPM
Planilhas
eletrônicas
Dados na
Web
Apoio de
TI

22. CASO 2: SEM EPM
Consulta, Pesquisa
e Exportação
Scilab®, Matlab®, Octave®,
R®, Minitab®,
SPSS®, etc...

23. CASO 2: COM EPM
Consulta, Pesquisa
e Exportação
Chart Analysis & Dataset Analysis
Ambiente integrado de análise
EPM
Scilab®, Matlab®,
Octave®, R®, Minitab®,
SPSS®, etc...

24. CASO 3: SEM EPM
Developing ...
VB, C/C++, etc
- Deployment
- Systems Integration
- Maintenance

25. CASO 3: COM EPM
EPM Processor / Python API
Sistema para execução automática de Scripts Python
EPMpowered by

26. EXEMPLÃO (com operação) – agora IIoT...
EPM Server (PIMS)
MQTT
Dispositivos
de
Campo...
PLC’s...
SCADA / DCS PIMS
(pub/sub)
ESP8266
NodeMcu
Elipse E3 (SCADA)LDR

27. EXEMPLÃO (com operação)
EPM_Tag
VAR – ESP8266
- analogRead(PIN_LDR)
MQTT Broker
- mspesp8266/pinldr TAGS – EPM
- mspesp8266_pinldr
E3_Tag<driver mqtt> →
MQTT Broker
E3
- MqttDrv.MqttLdr
Lig-Lig de varíáveis!!!

28. EXEMPLÃO (só análises) – IoT/IIoT...
EPM Server (PIMS)
MQTT
Dispositivos
de
Campo...
PLC’s...
PIMS
(pub/sub)
ESP8266
NodeMcu
EPM Interface ServerLDR

29. EXEMPLÃO
EPM_Tag
VAR – ESP8266
- analogRead(PIN_LDR)
MQTT Broker
- mspesp8266/pinldr
TAGS – EPM
- mspesp8266_pinldr
MQTT Broker
EPM Interface Server
- mspesp8266_pinldr
mspesp8266_pinldr<MQTT - sub> →
EPM Interface Server

30. PIMS - Plant/Process Information Management System
Coleta Armazenamento
e Padronização
Visualização
e Análise

31. Disponibilidade
Confiabilidade
EPM
Segurança
Conectividade Simplicidade
Agilidade
Escalabilidade
REQUISITOS

32. VOLTANDO AO PIMS E AOS
PROCESSOS ENVOLVIDOS NOS
SISTEMAS DE INFORMAÇÃO...

33. Em geral, os historiadores recebem dados por exceção.
Impactos diretos sobre a redução do tráfego de dados na rede &
nas consultas aos dados!!!
Data Sources
1001110
1010100
1010001
0101101
1010010
1010011
0110110
0101101
1010100
0101101
1001110
0101010
1010010
0101001
0110011
1001110
1010100
1010001
1010010
0101001
0110011
Leitura a cada intervalo de tempo Polling
Receber dados quando houver variação
Subscription
X-ray – coleta de dados

34. X-ray – coleta de dados – onde armazenar?!
Banco Temporal (Proprietário) Banco Relacional (RDB-Comercial)
01/01/2011 00:00:00 1,1 Good
01/01/2011 00:01:00 1,2 Good
01/01/2011 00:02:00 1,3 Good
01/01/2011 00:03:00 1,4 Good
01/01/2011 00:04:00 2,1 Good
...
SQL (Structured Query Language)

35. X-ray – coleta de dados – grande volume...
1001010100110101
1001110010010101
0101010100110101
1001010001010101
0011010110110100
1011010010010100
1001010100110101
1001110010010101
0101010100110101
1001010001010101
0011010110110100
1011010010010100
0101010100110101
1001010001010101
0011010110110100❑ Valor
❑ Estampa de Tempo
❑ Qualidade

36. X-ray – Compressão (RT) com descarte de dados
Swinging Doors
✓ Desvio de compressão
✓ Tempo máximo de compressão
✓ Tempo mínimo de compressão
Box Car Back Slope
✓ Desvio de compressão
✓ Tempo máximo de compressão
✓ Qualidade
tempo tempo
valor
valor

37. X-ray – Compressão com descarte de dados - BCBS

38. X-ray – coleta de dados – integridade
1001010100110101
1001110010010101
0101010100110101
1001010001010101
0011010110110100
1011010010010100
0101010100110101
1001010001010101
0011010110110100❑ Valor
❑ Estampa de Tempo
❑ Qualidade

39. X-ray – COMUNICAÇÃO
Disponibilidade
Confiabilidade
EPM
Segurança
Conectividade Simplicidade
Agilidade
Escalabilidade
▪ SEGURANÇA
▪ CONFIDENCIALIDADE
▪ CONFIABILIDADE
▪ DISPONIBILIDADE
▪ INTEGRIDADE
▪ INTEROPERABILIDADE
▪ DESEMPENHO
▪ ...

40. X-ray – COMUNICAÇÃO – “novos” desafios
https://opcfoundation.org/ - “Today the acronym OPC stands for Open Platform Communications”
1996

41. X-ray – COMUNICAÇÃO – OPC Classic

42. ▪ É uma arquitetura que define mecanismos de
Transporte e Modelagem de Dados
▪ Não mais restrito a controle de processos
OPC - UA
X-ray – COMUNICAÇÃO – OPC UA
2008

43. ▪ Unificação de padrões
▪ Multiplataforma
▪ Interoperabilidade
▪ Orientação a objetos
X-ray – COMUNICAÇÃO – OPC UA

44. X-ray – COMUNICAÇÃO – OPC UA

45. Sistemas atuais
▪ A OPC Foundation “sugere uso” de wrappers para expor os
serviços de um Servidor OPC UA através de DA, HDA e A&E,
assim como o caminho inverso
▪ Desta forma é possível a integração transparente com sistemas
DA, HDA e A&E existentes, assim como a migração gradual para
o OPC UA
W
R
A
P
P
E
R
OPC DA/A&E/HDA
CLIENT
OPC UA
SERVER
OPC DA/A&E/HDA
SERVER
OPC UA
CLIENT
X-ray – COMUNICAÇÃO – OPC UA

46. Por que Analisar os Dados???
Dados Decisão/AçãoInformação/Conhecimento
X-ray – VISUALISAÇÃO & ANÁLISES

47. by msp

48. Típicos passos de uma análise...
Dados
GetData( “tag01”, IniTime, EndTime)
X-ray – PYTHON & ANÁLISES
Ambiente integrado

49. EPM Server
EPM StudioEPM Add-in for ExcelReports Python
EXEMPLÃO – vamos lá!
MQTT
- Iluminação
OPC UA
OPC UA
MQTT Broker
EPM Interface Server